《材料研究学报》
石油基包装材料(如购物袋、塑料书皮、文件袋等)具有耐水、耐用、成本低、通用性强等特点,被广泛应用于大量的。然而,塑料制品造成的白色污染问题日益突出。因此,寻找生物质基包装材料成为学术界的热点。源自生物质材料的纸因其可降解、可回收和易于表面改性等优点而被广泛认为是一种通用基材。但是,纸张固有的亲水性比较强,因此如何提高纸张的疏水性和防水性,扩大其应用范围成为研究热点。
为了提高纸张的疏水性和防水性,常用的技术包括表面涂层、施胶和表面施胶。商业上常使用聚乙烯、聚丙烯等通过涂布技术来提高纸张的耐水性,如一次性纸杯、食品包装盒和包装袋等。在造纸工业中,常使用AKD乳液来提高纸张的耐水性。通过施胶工艺提高纸张的耐水性。 ,但存在纸张回收困难、降解困难等问题。表面施胶可以赋予纸张优异的疏水性和防水性。与上述改性纸相比,提高了水滴从纸面滚落的能力,提高了纸的耐水性和耐久性,解决了回收问题。问题是它可以达到与塑料相媲美的效果。
基于上述原理,中国科学院理化技术研究所功能高分子材料研究中心研究员吴敏提出了赋予表面高疏水性的策略的纸。该方法的实施基于纤维素的处理。控制材料的形态和性能。课题组首先利用组内现有技术制备了不同尺度的疏水片状纤维素(图1b-d),然后通过调节不同片状纤维素的含量制备了一种环保型水性水性纸防水剂。随着防水剂中疏水性片状纤维素含量的增加,水接触角呈现先升后降的趋势(图2)。该纸具有优异的耐水性,即使在水中浸泡8小时,仍能保持其原始状态(图3)。
尽管如此,疏水纸的优势还不能完全体现出来。因此,研究人员通过实验室现有技术制备了一种重量为80 g/m2的轻质纸。量化牛皮纸并使用片状纤维素基涂层进行疏水改性。与市场上品牌A和B使用的现有包装袋(表1)相比,研究人员发现该包装纸在相对较低的克重下具有优异的机械性能和疏水性能。其中,纸张的横向和纵向湿拉伸强度可达1.12kN/m和1.81kN/m,分别比A牌和A牌提高387%、364%、918%和1545%。 B、纸的Cobb值约为16g/m2,水接触角可达140°,具有优良的疏水性和耐水性。此外,改性前后纸张颜色无明显变化,印刷适性良好(图3)。这种对纸进行疏水改性的方法为“以纸代塑”提供了一种简单有效的方法。
图1(ad)为机械处理0 h、4 h、8 h , 12 h 片状纤维素; (e) 未经修改的论文; (f) 疏水纸的SEM形貌
图2 疏水薄片的影响纸防水剂中纤维素基含量对静态接触角的影响
图3 耐水性试验(a)初始状态; (B) 浸泡 0.5 小时; (c) 浸泡8 h
图4 柔性的宏观形态和印刷性能纸
表1 疏水性包装纸与市售包装纸对比
[来源:理化所]
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